施工现场电焊机二次触电保护器的重要性
摘 要:结合焊接事故,分析了安装漏电保护器的电焊机为什么还会发生触电事故的机理,探讨了二次漏电保护器的原理,提出了操作人员应加强检查二次触电保护器,从而保证电焊能正常进行。
关键词:电焊机,触电,保护器
交流电弧焊机(简称电焊机) 是建筑工地常用的设备之一,同 时它又是一种高危险性的电器设备,其操作者属于特殊作业人 员,必须经过专业训练。目前漏电保护器的广泛使用对于控制电焊机触电事故起了一定的作用,但电焊机二次侧的触电事故仍时 有发生。
1 .事故事例
2004 年9 月,某建筑工程公司李某在施工现场焊接管道时, 由于地面潮湿(漏水) 手触及自制焊把的裸露部分,二次电压通过 李某的身体形成回路,造成李某触电死亡。
2 .事故机理
安装了漏电保护器的电焊机为什么还会发生触电死亡事故, 难道是漏电保护器不起作用。要了解事故原因必须分析整个电焊机系统、电焊机的工作原理。电焊机实质上是一台电磁感应变压器。 由于电弧焊是基于电弧产生的高温来熔化金属而达到焊接的目 的,由此首先要引弧。引弧的最初阶段由于焊条和焊件的空气间 隙不够热,要求引弧电压比较高(70 V～90 V) ,以促使空气电离, 但此引弧电压达不到安全电压(36 V) 的要求,当操作者触及时会导致触电死亡。当引弧发生后,空气成为导体,作用于电弧的电 压应迅速下降,以免电弧电流太大,此时的电焊机二次侧工作电 压为二十多伏特,低于安全电压的要求,一般是比较安全的。可见,电焊机二次侧的危险在于空载时的焊把线电压较高。由此可 以看出漏电保护器只能对电焊机的一次侧电路进行保护,对二次侧来说漏电保护器是不起保护作用的。因为,目前使用的漏电保护器是采用监测剩余电流来产生动作,即当流出漏电保护器的电 流i1 和流回漏电保护器的电流i2 相等时,漏电保护器即认为电路未发生漏电不动作。一次侧线圈和导线本身构成一个闭合回路,漏电保护器可以保护此部分电路。二次侧是另一个相对独立的闭合回路,二次线圈通过电磁感应产生电动势,相当于这部分电路的电源。这部分相对独立的电路是没有任何保护设施的,因此当二次侧漏电时,会发生触电死亡事故。二次侧此时是一个不 完整的回路,一部分电流发生了异常流动,而一次侧此时的电路 和电流仍然完整,因此漏电保护器不动作。
3 .二次漏电保护器原理
二次漏电保护器原理(以下简称二次保护器) 对电焊机二次侧的保护是通过降压来实现的。当二次侧不工作时(断路) ,二次保护器的取信号电路部分监测到断路信号,控制电路使降压电路部分开始工作,将输出电焊机一次侧的电压降低。由于电焊机空载时电压的比值是一定的,当一次电压降低时二次电压随之降低,安装二次保护器后的二次空载电压低于36 V 的安全电压的要求,一般只有二十几伏特。如需要电焊机工作,操作同未安装保护器。焊条和焊件接触时,产生断路,取信号电路部分可以监测到此短路信号,此短路信号经过放大传送给控制电路,控制电路控制降压电路使其停止工作,电焊机的一次侧和二次侧电压迅速升高,使二次电压达到引弧电压的要求。产生此短路信号的条件是二次侧电阻小于500 Ω,此升压过程时间一般小于0. 1 s。当引弧成功后,二次侧电压又迅速降低到二十几伏特。当停止电焊或操作失误引起电弧熄灭时,电焊机恢复空载状态,二次电压又迅速升高,以保证电焊作业的连续性。同时为保证安全,二次保护器使二次侧有一个延时期,一般为1 s 左右,此时间内的二次电压为70 V～90 V ,1 s 以后二次保护器工作电压下降到安全电压。可见安装了二次漏电保护器后电焊的整个过程中,二次侧存在危险电压的时间非常短(仅存在于引弧和灭弧过程) ,并且引弧产生危险电压的条件是二次侧短路,从产生条件和存在时间上严格控制了危险电压,产生触电的可能性大大降低,从而使电焊机二次侧的安全性大大提高。由于触电的危险程度是电流强度越大,作用时间越长,危险性越大,即使发生了触电,由于断路电阻远远小于人体电阻,分配在人体的电流也非常小,同时由于引弧时间非常短,作用于人体电流的时间也非常短,触电时的危险性也大大降低。早期的二次触电保护器是通过取二次侧信号来控制工作的。由于安装接线比较繁琐,已基本停止生产。目前生产的大部分产品,已采用取一次侧信号的方法控制工作,接线非常容易。一些产品还将漏电保护器与二次触电保护器的功能相结合,生产具有
漏电保护功能的二次触电保护器。需要指出,初次使用二次触电保护器时可能会觉得引弧比较困难,原因是由于引弧时电压有一个升压过程(一般小于0. 03 s) 。此过程应尽量保持焊把和焊件的稳定,不应经常快速点击焊件引弧,因此点击时电压还未升高或还未引弧,电路又断路,电压又下降,不能达到引弧的目的。经过一段时期后,操作者是可以适应这个引弧延时的。
4 .结语
二次触电保护器确实具有防止电焊机二次触电伤亡事故发生的作用,但不能因此而放松警惕。电焊设备必须严格执行有关安全要求,操作人员必须按安全操作规程进行作业,二次触电保护器应加强检查,确保其能正常工作,以保证当一方面发生故障时,另一方面能及时有效的起作用。按建设部颁布的J GJ 4622005 施工现场临时用电安全技术规范的执行,采用TN2S 系统,设置专用的保护零线,使用五芯电缆,配电系统采用“三级配电两级保护”开关箱实行一机、一闸、一漏、 一箱。电线焊把钳绝缘良好,电焊机二次侧引出线宜采用橡皮绝缘铜芯软电缆,其长度不宜大于30 m。加强职工的施工用电安全教育,提高其自我保护意识。
